前沿科技之納米電極用于鈉離子充電電池

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高效3V陰極用于可充電鈉離子電池（sodium-ion batteries），現已開發出來，開發者是一些用戶，來自阿貢國家實驗室（Argonne National Laboratory）材料科學、化學科學與工程及X射線科學分部，也有的來自芝加哥大學（University of Chicago），合作者有納米材料中心納米生物界面組（Center for Nanoscale Materials NanoBio Interfaces Group）。因為接近理論容量，達250毫安時/克，優良的大電流放電能力（rate capability）和循環壽命，高能量和功率密度分別為760瓦時/公斤和1200瓦/公斤，這就使這些雙層五氧化二釩（V 2O 5）系統可用于室溫。
這種充電電池系統傳輸的離子不是鋰，這就提供了一種替代方法，可取代鋰離子電池，會大大擴展現有的儲能市場，現有市場主要依賴鋰離子技術。鈉基電池特別具有吸引力：鈉是一種廉價，無毒，豐富的元素，均勻分布在世界各地，因此，可理想地用作傳導離子，用于充電電池。

鈉離子吸收會誘導組織化的整體釩結構，同時呈現層間長程有序。鈉脫出夾層后，這種長程有序也消失，而層內結構仍保存著。來源：阿貢國家實驗室

& S7 `. Q/ D+ X7 F" \: F7 w 這個研究小組的方法是，要取得鈉離子夾層，就要使用納米材料，這種材料具有二維層狀結構，可調層間距能適應很大的體積變化。對位和原位（Ex situ and in situ）同步特性研究表明，鈉離子吸收會誘導組織化的整體釩（vanadia）結構，同時呈現層間長程有序（long-range order）。鈉脫出夾層后，這種長程有序也消失，而層內結構仍保存著。因此，誘導排列納米材料，在操作中（operando
）會取得盡可能高的電極容量，這是因為可優化平衡靜電力。改進彈性和卓越的長期穩定性，這樣，這種開放式框架結構就制成雙層五氧化二釩，成為一種合適的正極材料，可用于高能量密度的鈉充電電池。
更多信息：《納米雙層釩氧化物電極用于鈉離子充電電池》（Nanostructured Bilayered Vanadium Oxide Electrodes for Rechargeable Sodium-Ion Batteries），發表在美國化學學會（ACS）《納米》（Nano）雜志上。